一种强化聚晶金刚石复合片的方法技术

本发明专利技术提供一种强化聚晶金刚石复合片的方法，包括：脱钴：将聚晶金刚石复合片浸入脱钴液中脱钴；渗纳米：经过脱钴后的聚晶金刚石复合片浸入纳米溶液中，所述纳米溶液为纳米B

【技术实现步骤摘要】
一种强化聚晶金刚石复合片的方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种强化聚晶金刚石复合片的方法。
技术介绍
聚晶金刚石复合片(polycrystallinediamondcompact，或PDC)是一种性能十分优异的复合超硬材料，它由微米级金刚石颗粒、烧结催化剂在高温高压条件下、在硬质合金沉底上烧结形成。聚晶金刚石即保留了金刚石颗粒的高硬度，又具备与合金相比拟的可焊接性，在硬质材料加工、地质钻探、矿物开采、盾构施工、油气勘采等领域有着广泛的应用。烧结助剂在PDC的制备过程起着重要的促进作用，然而它也是导致PDC在使用过程中失效的重要因素。PDC常用的烧结助剂为钴，也可以使用金属铁、镍及其合金等。在高温高压烧结过程中，金属烧结助剂促使大量金刚石一金刚石晶粒直接成键(D-D键)，使PDC具有较高的强度和耐磨性。PDC多在高温、高应力条件下工作，由于金属烧结助剂与金刚石的热膨胀系数差别很大，在工作过程中容易造成金刚石层内金刚石晶粒脱落，因此会降低PDC的使用性能。另外，当温度高于700℃时，烧结助剂金属钴、铁等会催化金刚石向石墨发生逆转变，使PDC的硬度和耐磨性急剧下降。因此，除去PDC金刚石层中的金属烧结助剂钴，可大幅提高PDC的使用性能。为提高PDC材料的耐磨性、对抗冲击性和热稳定性等使用性能，拓宽超硬材料的应用领域，目前国内外常采用的方法是脱钴技术。现有的脱钴技术采用路易斯酸-氯化铁-盐酸体系或采取王水体系在200℃左右的高温下进行脱钴取得很好的效果，但在强酸、强氧化性高温条件下其工艺危险系数高，因此开发出安全的且能提高强度的聚晶金刚石的工艺方法十分必要。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种强化聚晶金刚石复合片的方法。具体技术方案如下：一种强化聚晶金刚石复合片的方法，其不同之处在于，所述强化聚晶金刚石复合片的方法包括：脱钴：将聚晶金刚石复合片浸入脱钴液中脱钴；渗纳米：经过脱钴后的聚晶金刚石复合片浸入纳米溶液中，所述纳米溶液为纳米BxCmNn溶液；反复交替进行脱钴及渗纳米；其中，x为1或4；m为0，1或2；n为0或1；m、n不同时为0。进一步，反复交替进行脱钴及渗纳米直至聚晶金刚石复合片至少经过三次脱钴与三次渗纳米。进一步，强化聚晶金刚石复合片的方法至少包括以下步骤：步骤S1：将聚晶金刚石复合片浸入第一脱钴液中脱钴；步骤S2：将经过步骤S1脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第一纳米溶液中；步骤S3：将经过步骤S2渗纳米的聚晶金刚石复合片，浸入第二脱钴液中脱钴；步骤S4：将经过所述步骤S3脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第二纳米溶液中；步骤S5：将经过步骤S4渗纳米的聚晶金刚石复合片，浸入第一脱钴液中脱钴；步骤S6：将经过所述步骤S5脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第三纳米溶液中；其中，所述第一脱钴液包括脱钴剂，所述脱钴剂通过路易斯酸-氯化铁溶解于盐酸制得的混合液；所述第二脱钴液由硝酸溶液、氢氟酸溶液、过氧化氢溶液及纯水按质量比(3.5～4.5)：(0.5～1.5)：(1.5～2.5)：(0.5～1.5)配制。进一步，所述第二脱钴液由硝酸溶液、氢氟酸溶液、过氧化氢溶液及纯水按质量比4：1：2：1配制。进一步，所述硝酸溶液质量百分比为65％，所述氢氟酸溶液的质量百分比为35％，所述过氧化氢溶液的质量百分比为40％。进一步，所述第一纳米溶液为纳米BN溶液，所述第二纳米溶液为纳米BC2N溶液，所述第三纳米溶液为纳米B4C溶液。进一步，所述脱钴剂为三氟化硼-氯化铁-盐酸混合液，其中，三氟化硼-氯化铁与盐酸的加入量为10～15g/100mlHCl。进一步，脱钴过程中，在所述第一脱钴液进行脱钴时，在70℃～90℃条件下在所述第一脱钴液中浸泡18小时～22小时；在所述第二脱钴液进行脱钴时，在不超过30℃的条件下在所述第二脱钴液中浸泡18小时～36小时。进一步，渗纳米过程中，在70℃～90℃条件下在所述纳米溶液中浸泡18小时～22小时。进一步，循环进行步骤S1～步骤S6。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过采取脱钴与渗纳米交替的方法强化聚晶金刚石复合片，可以进一步提高耐磨性、对抗冲击性和热稳定性；(2)整个工艺流程，在不超过100℃的条件下进行，降低了整个脱钴液体系的酸度，降低了工艺的危险系数；(3)采用两种脱钴液进行更替脱钴，进一步提高强化效果。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。实施例药品来源：纳米BN溶液：纳米BN(合肥中航纳米技术发展有限公司生产，ZH-BN-01型号)配制成质量浓度75％的溶液；纳米BC2N溶液：纳米BC2N(合肥中航纳米技术发展有限公司生产，ZH-BC2N-01型号)配制成质量浓度75％的溶液；纳米B4C溶液：纳米B4C(合肥中航纳米技术发展有限公司生产，ZH-B4C-01型号)配制成质量浓度75％的溶液；三氟化硼：东营合溢化工有限公司生产；氯化铁：山东豪顺化工有限公司生产；硝酸：新乡市森锋化工有限公司生产；过氧化氢：山东迈跃医疗科技有限公司生产；盐酸：济南荣正化工有限公司生产；氢氟酸：淄博鼎尖化工有限公司生产。实施例1强化聚晶金刚石复合片的方法包括以下步骤：步骤S1：将聚晶金刚石复合片浸入第一脱钴液中脱钴，在80℃条件下在所述第一脱钴液中浸泡20小时；步骤S2：将经过步骤S1脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第一纳米溶液中，在80℃条件下在所述第一纳米溶液浸泡20小时；步骤S3：将经过步骤S2渗纳米的聚晶金刚石复合片，浸入第二脱钴液中脱钴，，在室温条件下在所述第二脱钴液中浸泡24小时；步骤S4：将经过所述步骤S3脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第二纳米溶液中，在80℃条件下在所述第二纳米溶液浸泡20小时；步骤S5：将经过步骤S4渗纳米的聚晶金刚石复合片，浸入第一脱钴液中脱钴，在80℃条件下在所述第一脱钴液中浸泡20小时；步骤S6：将经过所述步骤S5脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第三纳米溶液中，在80℃条件下在所述第三纳米溶液中浸泡20小时；其中，所述第一脱钴液包括脱钴剂，所述脱钴剂通过路易斯酸-氯化铁溶解于盐酸制得的混合液，所述脱钴剂为三氟化硼-氯化铁-盐酸混合液，其中，三氟化硼-氯化铁与盐酸的加入量为14g/100mlHCl。所述第二脱钴液由硝酸溶液、氢氟酸溶液、过氧化氢溶液及纯水按质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强化聚晶金刚石复合片的方法，其特征在于，所述强化聚晶金刚石复合片的方法包括：/n脱钴：将聚晶金刚石复合片浸入脱钴液中脱钴；/n渗纳米：经过脱钴后的聚晶金刚石复合片浸入纳米溶液中，所述纳米溶液为纳米B

【技术特征摘要】
1.一种强化聚晶金刚石复合片的方法，其特征在于，所述强化聚晶金刚石复合片的方法包括：
脱钴：将聚晶金刚石复合片浸入脱钴液中脱钴；
渗纳米：经过脱钴后的聚晶金刚石复合片浸入纳米溶液中，所述纳米溶液为纳米BxCmNn溶液；
反复交替进行脱钴及渗纳米；
其中，x为1或4；m为0，1或2；n为0或1；m、n不同时为0。


2.根据权利要求1所述一种强化聚晶金刚石复合片的方法，其特征在于，反复交替进行脱钴及渗纳米直至聚晶金刚石复合片至少经过三次脱钴与三次渗纳米。


3.根据权利要求1或2所述一种强化聚晶金刚石复合片的方法，其特征在于，强化聚晶金刚石复合片的方法至少包括以下步骤：
步骤S1：将聚晶金刚石复合片浸入第一脱钴液中脱钴；
步骤S2：将经过步骤S1脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第一纳米溶液中；
步骤S3：将经过步骤S2渗纳米的聚晶金刚石复合片，浸入第二脱钴液中脱钴；
步骤S4：将经过所述步骤S3脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第二纳米溶液中；
步骤S5：将经过步骤S4渗纳米的聚晶金刚石复合片，浸入第一脱钴液中脱钴；
步骤S6：将经过所述步骤S5脱钴后的聚晶金刚石复合片，浸入第三纳米溶液中；
其中，所述第一脱钴液包括脱钴剂，所述脱钴剂通过路易斯酸-氯化铁溶解于盐酸制得的混合液；所述第二脱钴液由硝酸溶液、氢氟酸溶液、过氧化氢溶液及纯水按质量比(3.5～4.5)：(0.5～1.5)：(1.5～2.5)：(0.5～1.5)配制...

【专利技术属性】
技术研发人员：易先中，张仕帆，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42